Этан, получение, свойства, химические реакции

Этан, получение, свойства, химические реакции.

 

 

Этан, C₂H₆ – органическое вещество класса алканов. В природе содержится в природном газе, добываемом из газовых и газоконденсатных месторождений, в попутном нефтяном газе. Образуется также при крекинге нефтепродуктов.

 

Этан, формула, газ, характеристики

Физические свойства этана

Химические свойства этана

Получение этана в промышленности и лаборатории

Химические реакции – уравнения получения этана

Применение и использование этана

 

Этан, формула, газ, характеристики:

Этан (лат. ethanum) –  органическое вещество класса алканов, состоящий из двух атомов углерода и шести атомов водорода.

Химическая формула этана C₂H₆, рациональная формула H₃CCH₃. Изомеров не имеет.

Строение молекулы:

Этан – бесцветный газ, без вкуса и запаха.

В природе содержится в природном газе, добываемом из газовых и газоконденсатных месторождений, в попутном нефтяном газе. Для выделения из природного и попутного нефтяного газа производят их очистку и сепарацию газа.

Образуется также при крекинге нефтепродуктов., в т.ч. сланцевой нефти.

Также содержится в сланцевом газе и сжиженном газе (сжиженном природном газе).

Пожаро- и взрывоопасен.

Не растворяется в воде и других полярных растворителях. Зато растворяется в некоторых неполярных органических веществах (метанол, ацетон, бензол, тетрахлорметан, диэтиловый эфир и другие).

Этан по токсикологической характеристике относится к веществам 4-го класса опасности (малоопасным веществам) по ГОСТ 12.1.007.

 

Физические свойства этана:

Наименование параметра:	Значение:
Цвет	без цвета
Запах	без запаха
Вкус	без вкуса
Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.)	газ
Плотность (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м3	1,2601
Плотность (при 0 °C и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м3	1,342
Плотность (при температуре кипения и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м3	544
Температура плавления, °C	-182,81
Температура кипения, °C	-88,63
Температура самовоспламенения, °C	472
Критическая температура*, °C	32,18
Критическое давление, МПа	4,8714
Критический удельный объём,  м3/кг	4891·10-6
Взрывоопасные концентрации смеси газа с воздухом, % объёмных	от 3,2 до 12,5
Удельная теплота сгорания, МДж/кг	47,5
Коэффициент теплопроводности (при 0 °C и атмосферном давлении 1 атм.), Вт/(м·К)	0,018
Коэффициент теплопроводности (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.), Вт/(м·К)	0,0206
Молярная масса, г/моль	30,07

* при температуре выше критической температуры газ невозможно сконденсировать ни при каком давлении.

 

Химические свойства этана:

Этан трудно вступает в химические реакции. В обычных условиях не реагирует с концентрированными кислотами, расплавленными и концентрированными щелочами, щелочными металлами, галогенами (кроме фтора), перманганатом калия и дихроматом калия в кислой среде.

Химические свойства этана аналогичны свойствам других представителей ряда алканов. Поэтому для него характерны следующие химические реакции:

1. 1. каталитическое дегидрирование этана:

CH₃-CH₃ → CH₂=CH₂ + H₂ (kat = Pt, Ni, Al₂O₃, Cr₂O₃, t^o = 400-600 °C).

2. 2. галогенирование этана:

CH₃-CH₃ + Br₂ → CH₃-CH₂Br + HBr (hv или повышенная t^o);

CH₃-CH₃ + I₂ → CH₃-CH₂I + HI (hv или повышенная t^o).

Реакция носит цепной характер. Молекула брома или йода под действием света распадается на радикалы, затем они атакуют молекулы этана, отрывая у них атом водорода, в результате этого образуется свободный этил  CH₃-CH₂·, который сталкиваются с молекулами брома (йода), разрушая их и образуя новые радикалы йода или брома:

Br₂ → Br·+ Br· (hv); – инициирование реакции галогенирования;

CH₃-CH₃ + Br· → CH₃-CH₂· + HBr; – рост цепи реакции галогенирования;

CH₃-CH₂· + Br₂ → CH₃-CH₂Br + Br·;

CH₃-CH₂· + Br· → CH₃-CH₂Br; – обрыв цепи реакции галогенирования.

Галогенирование — это одна из реакций замещения. В первую очередь галогенируется наименее гидрированый атом углерода (третичный атом, затем вторичный, первичные атомы галогенируются в последнюю очередь). Галогенирование этана проходит поэтапно – за один этап замещается не более одного атома водорода.

CH₃-CH₃ + Br₂ → CH₃-CH₂Br + HBr (hv или повышенная t^o);

CH₃-CH₂Br + Br₂ → CH₃-CHBr₂ + HBr (hv или повышенная t^o);

и т.д.

Галогенирование будет происходить и далее, пока не будут замещены все атомы водорода.

3. 3. нитрование этана:

CH₃-CH₃ + HONO_{2 (dilute)} → CH₃-C(NO₂)H₂ + H₂O (повышенная t^o).

4. 4. окисление (горение) этана:

При избытке кислорода:

2C₂H₆ + 7O₂ → 4CO₂ + 6H₂O.

Горит бесцветным пламенем.

При нехватке кислорода вместо углекислого газа (СО₂) получается оксид углерода (СО), при еще меньшем количестве кислорода выделяется мелкодисперсный углерод (в различном виде, в т.ч. в виде графена, фуллерена и пр.) либо их смесь.

5. 5. сульфохлорирование этана:

C₂H₆ + SO₂ + Cl₂ → C₂H₅-SO₂Cl + … (hv).

6. 6. сульфоокисление этана:

2C₂H₆ + 2SO₂ + О₂ → 2C₂H₅-SO₂ОН  (повышенная t^o).

 

Получение этана в промышленности и лаборатории. Химические реакции – уравнения получения этана:

Так как этан в достаточном количестве  содержится в природном газе (до 30 % и более), попутном нефтяном газе и выделяется при крекинге нефтепродуктов, его не получают искусственно. Его выделяют при очистке и сепарации из природного газа, ПНГ и нефти при перегонке.

Этан в лабораторных условиях получается в результате следующих химических реакций:

1. 1. гидрирования непредельных углеводородов, например, этилен (этен):

CH₂=CH₂ + H₂ → CH₃-CH₃ (kat = Ni, Pt или Pd, повышенная t^o).

2. 2. восстановления галогеналканов:

C₂H₅I + HI → C₂H₆ + I₂ (повышенная t^o);

C₂H₅Br + H₂ → C₂H₆ + HBr.

3. 3. взаимодействия галогеналканов с металлическим щелочным металлом, например, натрием (реакция Вюрца):

2CH₃Br + 2Na → CH₃-CH₃ + 2NaBr;

2CH₃Cl + 2Na → CH₃-CH₃ + 2NaCl.

Суть данной реакции в том, что две молекулы галогеналкана связываются в одну, реагируя с щелочным металлом.

4. 4. щелочного плавления солей одноосновных органических кислот

C₂H₅-COONa + NaOH → C₂H₆ + Na₂CO₃ (повышенная t^o).

 

Применение и использование этана:

– как сырье в химической промышленности для производства в основном этилена (этена).

 

Примечание: © Фото //www.pexels.com, //pixabay.com

 

как получить этан этилен реакция ацетилен этен 1 2 вещество хлорэтан этанол кислород водород связь является углекислый газ бромная вода
уравнение реакции масса объем полное сгорание моль молекула смесь превращение горение получение этана
напишите уравнение реакций этан